论文标题：An Approximate Analytical Method for a Slot Ring Radome

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.015

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天线罩通常是周期性阵列结构，在微波和天线工程中被广泛用于保护、隔离和分离系统信号。天线罩起到空间滤波器的作用，阻挡或传输不同频带和扫描角度的微波无线功率。在各种天线罩中，环形天线罩是一种典型的单元，一组简单的环可以形成一个有用的反射器天线罩。沿着环的电流被扩展为一系列具有几种电流模式的余弦和正弦函数。传递系数的计算采用常用的模态程序，即矩量法。对于紧密型单元，谐振频率对入射角和扫描平面相对不敏感。然后将环形天线罩扩展到同心环单元阵列，并应用于偏移反射器中的线性偏振双频双工器。然而，这种模态程序方案不能立即用于分析天线罩的电磁特性。近年来，圆环结构已被应用于吸收器和可重构雷达罩。然而，透射或反射特性也通过商业软件或矩量法进行模拟。

海军工程大学孟进研究团队在中国工程院院刊《Engineering》发表了题为“An Approximate Analytical Method for a Slot Ring Radome”（环缝天线罩的近似解析分析方法）的研究性文章，提出了一种用于圆环天线罩分析的近似解析分析方法。首先，根据等效传输线模型，圆环由30段直条近似，然后由30段等效传输线建模。随后，文章进一步应用相关的磁电流分布来计算带内滤波和击穿特性。最后，分析了带外超宽谱和窄谱高功率微波的传输特性。

文章指出，根据大功率微波的发展现状，超宽频高功率微波的频谱主要集中在0.15~5 GHz的范围内，未来可能会发展出更高的频率。因此，在研究超宽谱高功率微波的带外滤波特性时，以三种典型的时域波形为例，选取τ的值分别为4 × 10⁻⁹、4 × 10⁻¹⁰和4 × 10⁻¹¹。在这种情况下，当τ = 4 × 10⁻⁹和τ = 4 × 10⁻¹⁰时，脉冲频谱覆盖5 GHz以下的频带，这对应于超宽谱高功率微波的频率范围。当τ = 4 × 10⁻¹¹时，脉冲频谱高达60 GHz，可以代表未来超宽谱高功率微波的发展趋势。虽然频谱较宽，技术上难以实现，而且覆盖了天线罩的工作频带，但对其滤波特性进行理论讨论有利于提高综合性能。结果表明，天线罩对各种波形的超宽谱大功率微波具有较强的衰减抑制作用。入射波的频率越低，衰减就越强。即使超宽谱高功率微波频谱覆盖了天线罩的通带，它仍然具有大约15 dB的峰值衰减。总之，该天线罩对超宽谱高能电磁脉冲具有良好的带外滤波特性。

值得注意的是，文章的主要研究贡献是对环形天线罩的近似分析，推导了E平面和H平面扫描时天线罩表面入射场的统一表达式，求解相应的60 × 60线性方程得到了沿环形带的电流分布。沿着互补槽环的磁电流是通过对偶获得的，得益于电流分布的全解析格式，并使用Munk方案有效地计算了微波无线功率传输特性。此外，文章以环缝双层对称混合天线罩为例，验证了该方法的准确性和有效性。结果表明，Ansys HFSS软件和所提出的方法的中央处理器（CPU）计算时间分别约为690 s和2.82 s。总之，文章为环缝天线罩的微波无线功率传输特性分析奠定了基础，有助于进一步研究和优化天线罩的设计与应用。

引用信息：Kang Luo, Jin Meng, Jiangfeng Han, Danni Zhu. An Approximate Analytical Method for a Slot Ring Radome [J]. Engineering, 2023, 30(11): 75–82.

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原文链接：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.07.015

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